深度長文：蟲洞真的存在嗎？如何制造蟲洞？（建議收藏）

蟲洞，又被稱為“愛因斯坦羅森橋”，是連接兩個不同時空的捷徑，在很多科幻電影和小說中，蟲洞的概念經常出現，因為通過蟲洞，可以實現“超光速”星際旅行，甚至是“瞬移”。

在量子真空里，微觀層面的蟲洞會不斷出現消失，這樣的蟲洞對于夢想著星際旅行的人類來講，并沒有什么實際意義，不僅僅是因為存在時間極短，也是因為微型蟲洞太小了，理論上只有微觀基本粒子才能通過，人類根本無法穿越。

如何才能制造出宏觀上更大尺度的蟲洞，同時讓蟲洞能夠保持足夠長時間的穩定？答案是：負能量。

當然不是我們日常生活中所講的含有戾氣的“負能量”。負能量是一種物理學術語，是能量的對立面，一種非常奇特的能量。

首先一點，負能量既不是反物質，也不是暗能量。反物質與普通物質相遇時會發生湮滅，成為純能量，但負能量并不會。而暗能量充斥在宇宙空間里，正是它推動的宇宙的持續膨脹。

那么，到底什么是負能量呢？

通常情況下，我們認為真空是一無所有的，當然真空的“一無所有”只是宏觀上的表現。如果你不斷把真空放大，拿著一個足夠強大的放大鏡看真空，就會發現真空遠不是“一無所有”，那里非常熱鬧，甚至比我們的宏觀世界還要熱鬧。

你會發現真空一點也不空，而是極其活躍的量子海洋，在那里正反虛粒子對不斷憑空衍生出來，然后瞬間湮滅消失，就像是沸騰的大海那樣，大海的表面到處充滿了“量子泡沫”。

既然正反虛粒子對可以憑空衍生出來，意味著在極短的時間里，能量并不是守恒的。而大自然一點也不在乎能否守恒，但有一個前提條件：這樣一切必須在極短的時間里發生。

也就是說，虛粒子對可以通過向真空“賒借”能量的方式衍生出來，然后瞬間消失把能量歸還給真空，只要這個過程足夠短，大自然根本不在乎。

這也表明一點，真空其實也蘊藏了能量，也被稱為“真空零點能”，也是理論上最低的能量值。而理論上只要我們能讓“沸騰的真空海洋”平靜下來，就會得到低于最低能量值的能量，即“負能量”。

那么，我們能夠獲取負能量嗎？

答案是肯定的，科學家早就在實驗中獲取到了負能量，當然是數量很少的負能量。在著名的卡西米爾效應中，我們就見證了負能量的誕生。

實驗過程并不復雜。在真空中放置兩片非常薄的金屬片，讓它們不斷靠近，靠近到一定程度，兩金屬片就會產生相互吸引，就好像金屬片外側有什么力量在推動一樣。

事實上也確實如此，金屬片外側確實有力量在推動，這種力量就源自于金屬片內外側的“量子波動差”。

剛才講了，真空中會上演“量子泡沫”，其實就是能量，表現為“量子波動”。當金屬片靠近到一定程度，波長的量子波動就會被擠壓出來，從而造成金屬片內側的量子波動比外側的量子波動更小，于是就會產生“壓力差”，這種壓力強就是金屬片相互靠近的動力，看起來好像吸引力一樣。

這時候如果我們認定真空中原有的能量密度為零的話，那么金屬片內側的能量就是負的。

也就是說，科學家們在實驗室中早就能制造出負能量了，但也只是極其少量的負能量，幾乎沒有任何利用價值。不過，大自然早就能自己制造出負能量了，在黑洞附近隨時能產生負能量。

在上世紀70年代，霍金提出了著名的“霍金輻射”理論，黑洞附近的真空會不斷衍生出正反虛粒子對，然后瞬間湮滅消失。

不過，黑洞強大的引力可能打斷這個過程。非常偶然的機會，衍生出來的虛粒子對的其中之一不小心被黑洞吞噬，另一個虛粒子就找不到它的同伴了，自然就無法湮滅消失，結果就會轉化為純能量，也就是實體粒子逃逸到太空中。

這個粒子的能量來自哪里呢？其實就是來自黑洞，就相當于黑洞自身在蒸發能量。逃逸的粒子帶有能量，那么掉進黑洞的粒子必然帶有負能量，而負能量就等同于負質量，這也說明了黑洞的質量確實在減小。

說完了負能量，我們再回到蟲洞的話題，為什么維持蟲洞穩定需要負能量呢？

一開始說了，蟲洞是連接不同時空的捷徑，說白了蟲洞也是時空的極度彎曲，它會在強大引力作用下迅速崩塌。

而引力是由質量產生的，而負能量相當于“負質量”，可以產生與引力相反的排斥力，就可以利用負能量的這個特性，把其放置到蟲洞周圍，如此一來就可以避免蟲洞引力作用而崩塌，讓蟲洞保持長時間穩定。

實際上，不僅僅是蟲洞，科幻小說和電影里經常出現的高科技，曲速引擎，也需要負能量的幫助。

簡單講，曲速引擎是這樣的，壓縮飛船前方的時空，同時擴展飛船后方的時空，如此這樣就能制造出時空“泡泡”，而飛船相對于“時空泡”靜止不動，只需要讓時空泡本身快速移動就可以了。

而要持續讓飛船周圍的時空彎曲，就需要大量負能量。

無論是蟲洞還是曲速引擎，都需要大量的負能量。那么，我們如何才能獲取海量的負能量，來實現人類的星際旅行夢想呢？

其實負能量在宇宙中并不罕見，剛才說了，大自然其實時刻都在制造負能量。負能量并不像我們想象的那么稀有。最大的問題是，我們需要把能量與負能量分離出來，單獨提取負能量然后保存起來。要做到這點其實是很難的，為什么？

雖然在自然界，能量與負能量是共存的，但兩者的混合狀態意味著一種極其混亂的狀態，也就是熵值非常大。而要想把兩者分開，就等同于降低了真空的熵值。這就相當于，我們可以利用從真空中得到的能量（負能量）來驅動機器做功，實際上就等同于利用真空能量驅動的永動機，第二類永動機。這明顯違反了熱力學第二定律。

我們在真空中獲取能量（負能量）的過程，就相當于有一個普朗克長度那樣大小的麥克斯韋妖，它可以在正反虛粒子對衍生出來瞬間，把兩者分離出來，然后拿走其中一個。

而大自然的默認狀態是，負能量必須與能量混合在一起，緊密結合在一起。如果我們想獲取密度更大的負能量，它存在的范圍就會很小。

還拿剛才提到的卡西米爾效應舉例說明，當兩金屬片靠得越近，其中的負能量密度就會越高。這就意味著，利用卡西米爾效應制造出來的負能量存在范圍是很小的，維持的蟲洞甚至連一個電子都不能通過，這樣的蟲洞就失去了實際意義。

還有，負能量與能量分離得越遠，我們得到的負能量就越小。這就意味著，即便我們付出了巨大的能量代價，結果得到的負能量也可能是很小的。

理論上，人類可以扮演“麥克斯韋妖”來實現能量與負能量的分離。打個比方，有一個盒子可以用來捕捉負能量，我們已經知道負能量總是會和能量混合在一起，可以想辦法在負能量進入盒子之后能量進入盒子之前關上盒子，于是就實現了能量與負能量的分離。

不過按照熱力學第二定律或者熵增原理來理解，我們“關上盒子”這個看似簡單的動作，就會產生一個相當大的能量，足以把剛剛分離出來的負能量抵消掉，讓我們白忙活一場。

從熵增原理來講，能量與負能量的混合體熵很高，很混亂。兩者分離之后熵變低，更有序。而我們都知道熵不會自發地從高到低，要想讓一個系統的熵變低，一定會釋放出能量。

這就相當于一個混亂不堪的房間，在我們精心打掃之后變得整潔有序，房間的“熵”變低了。但在我們打掃房間的時候一定會向周圍環境釋放出能量，這些能量會制造出更大的無序，讓熵變得更大。

總結

負能量并不是遙不可及，甚至可以說：無處不在。我們并不缺負能量，最大的問題是如何在宏觀上獲取更多的負能量，多到足以維持蟲洞和曲速引擎的穩定。

科學家們通過計算發現，要想讓一個足以讓人穿越的蟲洞保持穩定，需要的負能量大得驚人，與一顆大質量行星蘊藏的能量相當，如此龐大的負能量對于目前的人類科技來講是遙不可及的。

這也是為什么蟲洞和曲速引擎科技如今只會出現在科幻小說和電影里，而且在相當長的一段時間里都會如此。人類要想突破蟲洞和曲速引擎科技，還有相當長的一段路要走。

但無論如何，大自然并不反對蟲洞和曲速引擎的存在，我們只需要耐心等待。